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怎样去搭建一种方波、三角波振荡威廉希尔官方网站

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如何对方波、三角波振荡威廉希尔官方网站 进行Multisim仿真呢?

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张兰英

2021-10-27 12:05:38
一、说明
在综合测评中,基本都是考核波形的产生和变换,涉及到正弦波、方波、三角波和上述信号的合成信号,涉及到的威廉希尔官方网站 有:
(1)方波、三角波振荡威廉希尔官方网站 :使用一个运算放大器产生特定频率和幅度的方波或者三角波(注意是只用一个运放);
(2)555定时器威廉希尔官方网站 :产生特定频率方波信号,部分威廉希尔官方网站 可以调节方波的占空比,输出高电平为供电电压,可以用电阻分压得到要求的幅值;
(3)同相加法器:进行波形合成,一般后面对合成波形进行滤波分离,这里的难点在于单电源供电情况下,需要加入偏置抬升信号,且需要加入合适的偏置;
(4)有源低通滤波器:有SF结构和MFB结构,一般是用方波、三角波或者合成信号得到正弦波,此处一般除了滤波外,还需要有一定的放大能力,将信号放大到指定的幅度,难点之一在于单电源供电,有时候需要抬升信号,难点之二在于很多赛区不允许带电脑,没办法使用滤波器设计软件,基本靠积累和现场计算(允许带纸质资料,可以把常用的参数记下来带入,现场做调整);
(5)积分器:从方波得到同频的三角波,可调幅;
(6)分频器:数字芯片74LS7,固定接法,基本是送分,实现方波二分频或者四分频;
二、方波、三角波振荡威廉希尔官方网站
(1)搭建振荡威廉希尔官方网站 如图所示,先采用双电源供电讲解,需要两个滑动变阻器RP1和RP2,一个固定电阻R1和一个电容C1,运放反向输入端 Vo三角波 输出振荡的三角波,运放输出端 Vo方波 输出振荡的方波,威廉希尔官方网站 实际相当于 RP2和C1组成RC振荡威廉希尔官方网站 ,RP1和R1配合运放搭建滞回比较器。

(2)输出结果
方波和三角波同频,起振时频率较高,逐渐恢复稳定,可以看到,这里的方波占空比并不是50%,三角波输出向下偏置,且三角波的波形不是一条直线,而是带有弧度(具体原因下面解释)。

(3)参数设计与计算
RP1和R1可以设置滞回比较器的门限值(限定三角波的幅值,与方波幅值无关,与方波的占空比有关):
±UT = Uo[ R1 / ( R1 + RP1 ) ]
RP2和C1振荡,时间常数为 RP1C1,利用一阶RC威廉希尔官方网站 的三要素法得到振荡周期
T = 2RP2C1ln(1+2R1/RP1)*
频率
f = 1/T
这里可以看出调整RP1既会改变频率,又会改变三角波的幅值(改变方波占空比),而调整RP2只改变频率,所以在调节时可以先调节RP1到要求的幅值,在调节RP2改变频率。
(4)示例
减小RP2,T减小,频率 f 对应增大,波形更密集;三角波的幅值U不受RP2影响。

当振荡频率较高时(超过10KHz),三角波一般会变为正弦波,且方波的上升沿不再陡峭,这里受限于LM324的芯片性能,使用2017年瑞萨提供的运放能够很好的振荡出20K的方波。


三、单电源供电
直接将负电源VEE的-5v改成GND,只使用+5V供电,波形如下,三角波受到很大影响,下降时间明显变长,且无法通过改变阻值和容值调节,此时需要给滞回比较器一个抬升电压。

将R1右端的接地改为接到一个直流偏置上,偏置电压由+5V电源分压得到,波形恢复正常。

调节偏置,可以改变滞回比较器的门限,改变方波的占空比。
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